Temperatur messen mit einem NTC
Nicht nur die Helligkeit beeinflusst unseren Alltag, sondern auch die Temperatur. Ganz allgemein ist die Temperatur eine wichtige Größe, die bei vielen Anwendungen eine Rolle spielt und daher erfasst und automatisiert in die Anwendung einfließen sollte: Thermostate regeln die Temperatur im Raum, Wetterstationen geben die Temperatur an und 3D-Drucker regeln die Temperatur der Düse auf eine festgelegte Temperatur, damit der Kunststoff flüssig wird, aber immer noch zäh genug bleibt, um die Figur zu bilden. Häufig wird dabei ein Heißleiter (kurz: NTC, von engl. negative temperature coefficient) verwendet - ein elektrischer Widerstand, der auf die Temperatur reagiert.
Frage: Wie verwendet man einen NTC am Arduino?
Erste Experimente mit dem NTC
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Baue mithilfe eines Festwiderstands \(R_F= 10\, k\Omega\) und dem NTC einen Spannungsteiler und lies die Spannung am NTC in A0 aus (genau wie beim LDR).
Erwärme den NTC, indem du ihn zwischen Daumen und Zeigerfinger hälst. Beschreibe, wie sich die Spannung am NTC ändert, wenn dieser wärmer wird. -
Begründe, dass auch hier gilt:
\(\frac{R_{NTC}}{R_{F}} = \frac{U_{NTC}}{U_{F}}.\)
Begründe anhand der Formel, wie sich der Widerstand am NTC ändert, wenn dieser wärmer wird.
Hinweis: Der NTC wird wieder als analoger Sensor konfiguriert. Es handelt sich nicht um den Temperatursensor TMP36, der nach einem anderen Prinzip arbeitet.
Digitales Thermometer
Baue ein digitales Thermometer, das die Lufttemperatur im Raum auf dem seriellen Monitor anzeigt!
Führe dazu mithilfe des rechts abgebildeten Ausschnitts aus einem Datenblatt eine Regression durch (siehe die Anleitung zur Regression.
Das verlinkte Datenblatt ist evtl. nicht das korrekte Datenblatt zu dem NTC. Da die Bauteilnummer bei dem verwendeten Starter Kit nicht angegeben wird, ist eine Zuordnung leider nicht mehr möglich.
R/T No. 7003
Widerstand bei 25°:
\(R_{25}= 10\, k\Omega\).
| T (C) | \(R_T/R_{25}\) | (%/K) |
|---|---|---|
| 5.0 | 2.3311 | 4.5 |
| 10.0 | 1.8684 | 4.4 |
| 15.0 | 1.5075 | 4.2 |
| 20.0 | 1.224 | 4.1 |
| 25.0 | 1.0000 | 4.0 |
| 30.0 | 0.82176 | 3.9 |
Heißleiter
Ein Heißleiter, kurz: NTC (engl. negative temperature coefficient), ist ein temperaturabhängiger Widerstand. Wenn es wärmer wird, wird der elektrische Widerstand des NTC kleiner; wenn es kälter wird, wird der elektrische Widerstand des NTC größer.
Anmerkung:
Es gibt auch Kaltleiter, kurz: PTC (engl. positive temperature coefficient), die ihren Widerstand verringern, wenn es kälter wird, und erhöhen, wenn es wärmer wird. Zusammen genommen bezeichnet man NTC’s und PTC’s auch als Thermistoren, also als temperaturabhängige Widerstände (engl. thermally sensitive resistor).